CNC камнерезка для готической архитектуры
В архитектурной традиции столь древней готике CNC машины могут показаться неуместными. Однако если вспомнить, что средневековые строители всегда находились на переднем фронте технологического развития своего времени, это уже не кажется странным. Чтобы сегодня строить готику, она должна стать реальностью, а не романтичной идеей, навечно запертой в голове.
(Кармелиты тратят отведённое им рабочее время на строительство. Расписание их дня доступно в сети.)
CNC машины и роботы открыли возможность относительно быстро вырезать сложные детали готической церкви. Орнаментальные элементы, которые вручную выполнял опытный резчик месяцами, теперь можно создать за дни. Вместо того чтобы отказываться от красоты под предлогом дороговизны и временных затрат, современные технологии позволяют сделать подлинную готику со всей её красотой реальностью наших дней.
Применение современных технологий в камнерезке открывает потенциал молодого поколения. Хотя они и выросли не с молотком и долотом в руках, молодые люди уже с детства живут в мире компьютеров. Их навыки теперь можно направить на благородную цель — создание церкви во славу Божью.
Что такое CNC машина
CNC расшифровывается как «компьютерное числовое управление» (computer numerically controlled). Компьютер через систему координат XYZ управляет движениями машины. Первую CNC изобрели для производства авиационных деталей. Для резки камня CNC машины — сравнительно молодое изобретение.
Машины для резки камня обычно используют алмазные пилы и фрезерные биты, а не воду или лазер. Алмазы, будучи тверже камня, стирают и переминают его. Вода служит лишь для охлаждения алмазного инструмента, чтобы тот не перегревался от трения, и для смывания каменной пыли, образующейся при резке.
Обычно машины для резки камня с целью создания скульптур и растительных орнаментов имеют 5 осей — они движутся влево-вправо, вверх-вниз, вперёд-назад и могут поворачивать головку двумя способами. Машины интерполируют эти оси одновременно, то есть работают скоординированно. Так они могут двигаться влево, вниз и одновременно поворачивать головку, чтобы добраться в узкие места или оставить нужную фактуру. Иногда добавляется 6-я ось — обычно токарный станок или поворотный стол — для резки высоких камней типа шпилей или статуй. Эта ось также интерполирует с остальными, аккуратно позиционируя себя для доступа ко всем участкам камня. CNC машины могут работать без присмотра, часто долгое время и даже ночью. Это значит, что 40 часов обычной рабочей недели — менее 2 дней для CNC, огромная экономия времени!
Машины Prussiani
Кармелиты используют CNC машины производства Prussiani Engineering — компании из Бергамо, Италия, специализирующейся на резке камня. Итальянцы всегда были авангардом камнерезного искусства, и современные технологии не исключение. Благодаря машинам Prussiani монахи достигают уровня деталировки, который раньше был доступен только высокомастеровому ручному резчику. При подходе «где есть воля, есть способ» и тщательном программировании возможности машин практически безграничны — они могут создавать невиданные трёхмерные рельефы.
Машины Prussiani также известны своей неуничтожимостью, репутация проверена в боевых условиях камнерезного производства. Камень — материал неподатливый, и требуются крепкие машины, чтобы его подчинить. Вот небольшой пример. Несколько месяцев спустя после начала работ монахи впервые оставили CNC машину работать ночь, вырезая несколько подоконников длиной 7 футов каждый. Наутро их ждал шок. Огромные камни весом в несколько сотен фунтов были разбросаны, как если бы торнадо прошёлся сквозь машину. Камни треснули и разломались, осколки разлетелись по всей рабочей зоне. После того как шок прошёл, они начали анализировать произошедшее. Оказалось, в коде той ночи была ошибка. В конце каждого подоконника, после полного завершения резки, коду приказывало CNC машине многократно наносить удары вниз по верхней части подоконника, как гигантским кулаком. Камни не имели никаких шансов, но та же самая машина продолжает вырезать камни и по сей день, почти десять лет спустя.
Процесс резки
Резка камня CNC машиной — это цифровой workflow. Орнаментальные элементы с растительными мотивами, статуи, горгульи и многие другие отличительные элементы готики начинаются с художника, главного резчика. Он лепит цветы и листья в 3D программе, подобно работе с глиной. Это по-прежнему требует большого художественного таланта, но есть огромное преимущество работы на компьютере — кнопка отмены! Художник может экспериментировать с почти бесконечным числом вариантов, чтобы найти наиболее подходящий для конкретного места. И благодаря возможности увидеть элементы в полной модели церкви больше нет неопределённости в том, как будет выглядеть готовое здание.
Когда художник завершает скульптуру, она передаётся собственно резчикам камня — CNC программистам. Они загружают 3D модель в CAM программу (computer aided machining — компьютерная поддержка обработки) и создают траектории движения инструмента, которыми будет пользоваться CNC машина для резки реальных камней. Используя богатый арсенал инструментов и методов, они постепенно обрабатывают камень до готовой детали. Они стараются максимально приблизить результат к модели художника — так же, как исторически резчики камня использовали специальные приспособления для переноса размеров с гипсового макета. При этом им приходится жонглировать массой факторов: выбор инструмента в зависимости от скорости и финиша, как удержать камень неподвижным, как избежать столкновений машины с камнем или другими обрабатываемыми деталями одновременно. Это много деталей, но если сделано хорошо, результат быстро проявляется. Невероятно gratifying видеть, как нажатия клавиш и движения мыши превращаются не просто в готовый предмет, а в изящно вырезанную деталь готической церкви — места, где люди будут молиться Богу в течение веков.
Наконец, когда весь G-код (язык программирования CNC машины) готов, он попадает пильщикам — операторам CNC машин и различных пил, которые готовят каменные блоки к резке. Пильщики — это парни на передовой, поддерживающие чёткую линию связи с программистами, чтобы всё работало гладко. Они внимательно следуют планам раскроя и спискам инструментов, которые подготовили программисты для каждой детали. Они устанавливают камни, задают контрольные точки, чтобы машина могла локализировать каждый камень, и следят за процессом резки. Они постоянно наблюдают, чтобы убедиться, что всё идёт по плану. Между пильщиками и программистами существует симбиотическая связь — работа каждого критична для успешного завершения каждой детали.
Пильщики также управляют проволочными пилами и мостовыми пилами, нарезая каждый камень либо на более сложные детали, либо прямо для кладки в стену. Проволочная пила — это более простая 2-осевая CNC машина, способная вырезать простые профили, в том числе прямые элементы типа колонн и прямых частей оконных обрамлений. Пильщик берёт большую плиту камня и может нарезать из неё 20-30 меньших камней; это напоминает резку фигурок формочками для печенья. Это освобождает 5-осевые CNC машины для более сложных деталей и работает значительно быстрее.
Камнерезка сегодня включает множество разных аспектов как искусства, так и науки, и здесь затронуто лишь несколько. Пневматические долота и ручная резка, конечно, по-прежнему играют важную роль, как и множество других методов, не обсуждённых здесь. Кривая обучения крута, объём работ внушителен, но результат будет стоять века.